基于HLA的团队仿真练功能框架及其应用

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“团队”作为一个高效协作的共同体,其成员努力的结果,能够使组织更好地实现其目标。无论是对于激烈竞争环境中的企业,还是维护国家安全的军队,以及应急抢险中的救援队伍,高绩效的团队无疑是成功的关键。团队训练是提高和保持团队绩效的有效途径。在众多团队训练方法中,仿真训练方法是一种能够提供类似于真实世界的虚拟训练环境,且具有安全、低成本、灵活特点的训练方法。目前,EBAT(Event-Based Approach to Training)方法是最为有效的团队仿真训练方法之一。然而,EBAT方法存在明显的通用性不足问题,而针对EBAT方法通用性问题的研究也只考虑方法开发与应用的基本原理和指导原则,未将该方法与仿真技术充分结合,缺乏通用的技术解决方案。而且,对于基于HLA(High Level Architecture)的大规模分布式团队仿真训练应用,更是缺乏将HLA的通用性特点与EBAT方法有机结合。为解决分布式交互仿真环境下,如何快速有效地开发大规模分布式团队仿真训练项目或系统的问题,本文从提高EBAT方法的关键内容,即EBAT功能框架通用性,以及将EBAT方法与基于HLA的分布式交互仿真技术相融合的角度,针对基于HLA的团队仿真训练功能框架及其建模与实现方法展开深入研究,并将相关方法应用于国民经济动员仿真演练系统的开发实践。在EBAT功能架构的基础上,应用分层设计思想,将EBAT功能架构中通用性和非通用性功能分离,提出一种基于HLA的团队仿真训练功能框架。基于HLA联邦开发与执行过程模型,提出基于HLA的团队仿真训练开发过程模型。该训练功能框架及开发过程模型,对EBAT功能框架进行通用性扩展,同时对团队仿真训练开发过程生命周期进行描述,从而使开发过程更加标准化和流程化。   针对基于HLA的团队仿真训练功能框架应用的基础,提出一种基于CMMS(Conceptual Model of the Mission Space)的训练内容形式化概念模型及其校验方法。借鉴工作流模式思想,基于HLA交互特征,提出事件因果关系模式及其描述方法,并用于事件响应过程描述。训练实例建模验证了概念模型及校验方法的有效性。训练内容形式化概念建模及校验能有效地提高模型的重用性,保证模型的质量,并为仿真概念建模提供准确依据。针对基于HLA的团队仿真训练功能框架的事件响应过程调度功能,在分析事件响应过程特点的基础上,提出事件响应过程调度功能模型。在此基础上,提出一种具有通用性的分层事件响应调度方法。训练实例调度证明了该调度方法的有效性和通用性。事件响应过程调度方法为实现基于事件触发和响应而驱动训练过程推进提供通用的解决方案。针对基于HLA的团队仿真训练功能框架的分布式仿真控制功能,提出分布式仿真控制功能模型。基于仿真特点分析,将HLA与PDES(Parallel Discrete-Event Simulation)相结合,提出分层的成员级与进程级仿真控制思想,以及成员级串行AS(Activity Scanning)仿真策略和进程级并行乐观PDES仿真策略,基于“报时”机制的混合时间控制方法。分布式仿真控制方法为实现事件响应过程调度,高效并行仿真控制以及RTI(Run-Time INFrastructure)运行的有效衔接提供通用的解决方案。基于国民经济动员仿真演练系统应用需求,运用基于HLA的团队仿真训练框架及其建模与实现方法,进行演练通用性需求分析,系统体系架构设计,以及系统主控程序和仿真演练模型设计与实现。基于HLA的团队仿真训练功能框架应用实践有力地证明了对于开发具有良好扩展性和重用性的基于HLA的大规模团队仿真训练项目或系统,本文提出的相关方法具有很高的有效性、通用性和实用性。
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